[发明专利]一种提高钙钛矿电池转换效率的方法

说明书

本发明公开了一种提高钙钛矿电池转换效率的方法，本发明对于目前通常的玻璃衬底上制备的钙钛矿电池，如何从光管理学角度，设计和制备合适的微纳结构抗反射柔性聚合物薄膜，应用在钙钛矿电池的玻璃衬底的入光面上，实现钙钛矿电池短路电流密度和转换效率的显著提高。

技术领域

本发明属于光伏太阳能电池领域，具体涉及一种提高钙钛矿电池转换效率的方法。

背景技术

在过去十年内，由于出色的光电特征和低成本，钙钛矿薄膜器件得到了广泛的关注。例如，钙钛矿光伏电池方面展现了极大潜力和取得了进展。自2009年报道第一个转换效率(PCE)为3.8％的钙钛矿太阳能电池(PSC)以来，已经开展了大量的研究工作，目前，最新认证记录效率是25.5％。PSC具有优异的光吸收、较长的电荷载流子扩散长度、灵活性和重量轻等特点，在过去几年中吸引了学术界和工业界的极大关注。到目前为止，PCE和器件稳定性是钙钛矿型太阳能电池面临商业化的两个关键问题。当前，典型的高效率有机-无机杂化钙钛矿电池存在潮湿、高温和紫外光下稳定性差的缺点，导致延缓了它们在光伏市场上的出现。令人鼓励的是，近年来采用无机离子(如Cs)掺杂的有机无机钙钛矿电池、全无机钙钛矿电池等手段，展现出显著的稳定性提升。

当前，典型的高效率钙钛矿电池普遍是制备在玻璃衬底上的。从光学管理角度，这给了提高短路电流密度和转换效率提供机会，即，通过设计和制备合适的微纳结构抗反射聚合物PDMS薄膜，应用在钙钛矿电池的玻璃衬底上(玻璃入光面)。目前，这方面的报道很少。即便有，但报道采用的纳米结构制备方法不合适商业化，其缺点是制备成本高、面积过小。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种提高钙钛矿电池转换效率的方法。

本发明一种具体的较高稳定性的钙钛矿电池Cs_0.05(FA_0.85MA_0.15)_0.95Pb(I_0.85Br_0.15)₃为例，从设计和实验上展示出如何从表面抗反射进行光学管理，从而提高钙钛矿电池的短路电流密度和转换效率。该方法具有一般普适性，可用于各种不同组份和化学组份的玻璃平面衬底上制备的钙钛矿电池，具有商业化前景。

本发明要解决的技术问题是，对于目前通常的玻璃衬底上制备的钙钛矿电池，如何从光管理学角度，设计和制备合适的微纳结构抗反射柔性聚合物薄膜，应用在钙钛矿电池的玻璃衬底上(入光面)，实现钙钛矿电池短路电流密度和转换效率的显著提高。

一种提高钙钛矿电池转换效率的方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：对FTO玻璃用激光机蚀刻，然后分别用洗涤剂、纯水和乙醇进行超声波清洗15-20分钟，然后用干燥空气气流干燥，然后用等离子体处理5分钟；

步骤2：通过化学浴沉积获得致密的SnO₂膜。

步骤2-1：将5g尿素溶解于350-400mL去离子水中，然后添加80-100μL巯基乙酸和浓度为37wt％HCl 4-5mL；

步骤2-2：将SnCl₂·2H₂O溶解在0.012摩尔的步骤2-1制备的溶液中，然后在使用前在2-8℃中储存3天。

将清洗后的FTO玻璃在70-80℃下浸泡在0.002M的步骤2-2制备的溶液中2-3小时，然后用去离子水清洗并用气枪吹干。

步骤3：重复步骤2三次以获得所需厚度，然后在180℃下退火1-1.5小时。